根據(jù)被測對象的調制形式,可分為強度調制型、偏振型、相位型和頻率型。根據(jù)光是否干涉,可分為干涉型和非干涉型;根據(jù)是否能隨著距離的增加而連續(xù)監(jiān)測和測量,分為分布式和點分割式;根據(jù)光纖在傳感器中的作用,可分為功能光纖(FF);非功能性光纖(NFF),也稱為透光傳輸傳感器。
一、功能光纖傳感器
功能型光纖傳感器利用光纖本身的特性,將光纖作為敏感元件。測量調制在光纖中傳輸?shù)墓?,以改變傳輸光的強度、相位、頻率或偏振狀態(tài)。解調信號用于獲得測量信號。光纖不僅是導光介質,也是敏感元件。光在光纖中被測量和調制,多模光纖是通用的。
優(yōu)點:結構緊湊,靈敏度高。
缺點:需要特殊纖維,成本高。
例子:光纖陀螺、光纖水聽器等。
二、非功能性光纖傳感器
非功能性光纖傳感器使用其他敏感元件來感測測量值的變化。光纖僅作為信息傳輸介質,多采用單模光纖。光纖只起光導的作用,對照射在光纖敏感元件上的光進行測量和調制。
優(yōu)點:光纖可用于電氣隔離和數(shù)據(jù)傳輸,光纖傳輸?shù)男盘柌皇茈姶鸥蓴_的影響。大多數(shù)實用的光纖傳感器是不起作用的。
光纖傳感器是近年來興起的一項新技術,可以用來測量各種物理量,如聲場、電場、壓力、溫度、角速度、加速度等。,還可以完成現(xiàn)有測量技術難以實現(xiàn)的測量任務。在狹小的空間、強電磁干擾和高電壓環(huán)境中,光纖傳感器顯示出獨特的能力。光纖傳感器有70多種,大致可以分為光纖傳感器和使用光纖的傳感器。
所謂光纖自帶傳感器,是指光纖本身直接接收外部的測量數(shù)據(jù)。被測物理量會引起測量臂的長度、折射率和直徑的變化,從而引起光纖中傳輸?shù)墓獾恼穹⑾辔?、頻率和偏振的變化。由測量臂傳輸?shù)墓馀c參考臂的參考光干涉(比較),導致輸出光的相位(或振幅)的變化。基于這種變化,可以檢測所測量的變化。光纖傳輸?shù)南辔粚ν饨缬绊懜叨让舾?,干涉可以用來檢測10-4弧度的微小相位變化所對應的物理量。
光纖傳感器是一種利用光纖本身的傳感器。當光纖受到很小的外力時,會發(fā)生輕微的彎曲,其光傳輸能力會發(fā)生很大的變化。聲音是一種機械波,它對光纖的作用是使光纖彎曲,通過它可以得到聲音的強度。光纖陀螺也是光纖傳感器的一種。與激光陀螺相比,光纖陀螺靈敏度高、體積小、成本低??捎糜陲w機、艦船、導彈等高性能慣性導航系統(tǒng)。
三、光纖布拉格光柵傳感器
光纖布拉格光柵傳感器(FBS)是頻率最高、量程最大的光纖傳感器。這種傳感器可以根據(jù)環(huán)境溫度和應變的變化來改變反射光波的波長。光纖布拉格光柵(FBG)利用全息干涉法或相位掩模法,將一小段光敏光纖暴露在具有周期性強度分布的光波下。這樣,光纖的光學折射率將根據(jù)照射光波的強度而永久改變。這種方法引起的光折射率的周期性變化稱為光纖布拉格光柵。
當寬光譜光束傳播到光纖布拉格光柵時,每一小段折射率發(fā)生變化的光纖只會反射特定波長的光。這個波長叫做布拉格波長。這一特性使得光纖布拉格光柵只反射特定波長的光波,而傳播其他波長的光波。
根據(jù)光纖在光纖傳感器中的作用,可分為傳感型和光傳輸型。t型光纖不僅起著傳輸光的作用,還是一種光電敏感元件。由于外界環(huán)境對光纖本身的影響,被測物理量通過光纖作用于傳感器,使光波導的特性(光強、相位、偏振態(tài)、波長等。)被調制。光纖傳感器分為光強調型、相位調制型、振動動態(tài)調制型和波長調制型。
透射式光纖傳感器將被測物體的調制光信號輸入光纖進行測量,然后在輸出端進行光信號處理進行測量。這種類型的傳感器有一個附加的光敏元件,它對要測量的物理量敏感。透光元件必須附著一個敏感元件,可以調制光纖傳輸?shù)墓?,形成傳感元件?/p>
光纖傳感器重量輕,經久耐用,長期穩(wěn)定性好,易于應用于建筑鋼結構、混凝土等各種建筑材料的內部應力應變檢測。
光纖傳感器的另一個主要類別是使用光纖的傳感器。其結構大致如下:傳感器位于光纖的末端,光纖只是光的傳輸線,將被測物理量轉化為信號幅度、相位或振幅變化。光。在該傳感器系統(tǒng)中,傳統(tǒng)傳感器與光纖相結合。光纖的引入使基于探頭的遙測成為可能。這種光纖傳輸傳感器應用廣泛,使用方便,但精度略低于第一種傳感器。